最初的孟塞爾系統(tǒng)經(jīng)過一段時間使用后，發(fā)現(xiàn)它的顏色樣卡在編排上不完全符合視覺上等距的原則，1937年美國光學協(xié)會色度學委員會成立了一個專門研究孟塞爾系統(tǒng)的分會，經(jīng)過了6年實驗研究，進行光譜光度測定、觀察、判斷近幾百萬人次，于1943年制定出《孟塞爾新標系統(tǒng)》。

重新編排并增補了圖冊中的色卡，使修正后的色卡在編排上更接近視覺上等距的原則，且對每一張色卡都可給出相應(yīng)的CIE 1931標準色度系統(tǒng)的色品坐標。這個新標系統(tǒng)的顏色樣卡代表在 CIE 標準光源C照明下可制出的所有表面色（非熒光材料）。新標系統(tǒng)的明度值及色調(diào)、彩度均建立在大量實驗的基礎(chǔ)上。

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（1）明度值

孟塞爾新標系統(tǒng)的明度值等級是通過視覺實驗得到。方法有二：①讓實驗觀察者在一系列明度不同的中性灰色及黑、白樣卡中選出一塊樣卡，要求其正好在視覺上居于黑、白系列的正中間，即選一塊灰色樣卡將黑白系列二等分；然后再在黑與灰卡和白與灰卡的正中間各選一個灰卡，即在視覺上將白、黑系列分出四個相等的距離，如此繼續(xù)等分下去，就得到一個由黑到白多等級的均勻灰度系列。②從黑卡開始，選出一塊在明度上怡可覺察出區(qū)別的灰卡，以此灰卡為基礎(chǔ)，再挑選出剛可看出明亮不同的第二塊灰卡，如此一直挑選至白卡為止。用這兩種方法將明度值分為11個等級，并用光譜光度法測出各明度等級樣卡的亮度因數(shù)Y，發(fā)現(xiàn)明度值V與Y值之間的關(guān)系是非線性的，可用多項式表示

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?該式觀察條件為中灰色（Y=20%）背景。V=10代表理想漫射體的明度值。由于實際測量的Y值都是以氧化鎂為標準進行測量，規(guī)定氧化鎂的亮度因數(shù)為100%，而實際氧化鎂的反射比只為97.5%左右，因此出現(xiàn)V=10時，Y=102.57%的情況。

由于過于繁雜，以上模型不便應(yīng)用，1964年CIE采用威澤斯基的立方根模型代替，即其中，W*是 CIE 1964均勻顏色空間的明度指數(shù)。W*/10在亮度因數(shù)Y從1~100 范圍內(nèi)與前述五次多項式的V值很一致，即

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?W*=10V。1976年CIE 修改立方根模型為

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其中，*是CIE 1976均勻顏色空間的米制明度，Y為理想漫射體的亮度因數(shù)，Yo=100。

（2）色調(diào)和彩度

在新孟塞爾顏色系統(tǒng)中，明度值相同的樣卡處在顏色立體的同一平面上，它們之間只有色調(diào)和彩度的差異。以中央軸上的灰色樣卡作為參照標準，在各種色調(diào)的樣卡中挑出具有同一彩度等級的各種顏色卡片（例如/6），排列成一個恒定彩度圈，其色調(diào)在視覺上仍然不是等距的。為此，在同一彩度等級的色卡圈上，選出少量具有視覺上相等差距的不同色相，譬如五個主要色調(diào)紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍（B）、紫（P），將它們保留在圈上，然后再在這一圈上評定出各主要色調(diào)之間的中間色調(diào)，得出10個視覺上等距的色調(diào)，以此繼續(xù)下去直到得出視覺上等距的各種色調(diào)。再根據(jù)這些色調(diào)，將此明度值平面上的各種色卡分成組，使每組內(nèi)的各色卡都有相同的色調(diào)。

在每組色卡中選定某一色卡，將其離中央灰色的彩度差作為標準，評定出彩度大于（或小于）這個差別一倍、兩倍和更大倍數(shù)的色卡，直到將同一色調(diào)的色卡都排列進去為止。這樣就以視覺上等距的原則，將同明度值的色卡按色調(diào)和彩度排列起來。同樣對不同明度等級的其它色卡也按此法排列，得到不同明度值的色卡按色調(diào)和彩度排列圖。

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將各色卡通過光譜光度測量，測出它們的光譜反射特性曲線，進一步計算在C光源照明下 CIE 標準色度系統(tǒng)的Y，x，y值。將這些數(shù)值標志在 CIE 色品圖上，每張色卡在CIE色品圖上有一個固定的位置。對應(yīng)于一個明度值的各種色卡可在一張色品圖上表示出來，從明度值為1至9可繪制出九張色品圖。在一張色品圖上，相同彩度的色卡在色品圖上的位置連成的軌跡圈稱為恒定彩度圈，相同色調(diào)的色卡在色品圖上的位置連成的軌跡稱為恒定色調(diào)軌跡。圖給出表面色在 CIE1931年色品圖上的恒定色調(diào)軌跡和恒定彩度軌跡圈（注意不是同心圓，說明CIE色品圖不是視覺上等距的顏色系統(tǒng)）。

由實驗繪制出的孟塞爾色卡的 CIE 色品圖上的恒定色調(diào)和恒定彩度軌跡曲線，經(jīng)過調(diào)整，使色卡的軌跡更接近于平滑曲線，得到某一明度值的恒定色調(diào)和恒定彩度軌跡的色品圖。孟塞爾標號與 CIE 標準色度系統(tǒng)的色品坐標及丫值的對應(yīng)關(guān)系表見附表4-1，表中的xy，Y值是對應(yīng)在 CIE 的C光源照明下孟塞爾色卡的值。

分析對比不同明度值的色品圖可以看出，在中等明度值4/-6/時（亮度因數(shù)Y=12~30%），有產(chǎn)生最大飽和度表面色的可能性，而在明度值9/時（亮度因數(shù)Y=79%），不可能有非常飽和的表面色，特別是藍、紫、紅部分更是如此。從明度值5/到1/隨著明度值的降低，每一恒定彩度軌跡圈急劇增大，意味著人眼分辨飽和度的能力隨明度的降低而降低。明度值1/或2/時，色品圖黃、綠部分只剩下很少幾個恒定彩度軌跡圈，表明在低明度時，黃、綠色也不可能有很大的飽和度。同時低明度的表面色，雖然在黃綠部分的色品坐標有較大變化時，但飽和度的變化卻很小。